Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Waar ben ik? Ons brein weet dat dankzij een stofje die specifieke hersencellen beïnvloedt, zo ontdekten wetenschappers.
Stap je de keuken in, dan weet je precies waar het koffiezetapparaat staat. Ook je schoenen en jas weet je zonder nadenken te vinden. En uiteraard loop je zo naar je auto toe om naar je werk te gaan. Je hersenen weten je feilloos te leiden naar waar je moet zijn. Onderzoekers van onder meer het Baylor College Medicine kwamen wat meer te weten over deze interne GPS en de rol van een cannabis-achtige stof daarbij. Ze publiceerden erover in het vaktijdschrift Science.
Lees ook:
- Geheugenverlies in muizen hersteld
- ‘Smartphonegebruik boost juist je geheugen’
- Hoe krijg je een supergeheugen?
Place cells
De hippocampus vormt onze ‘harde schrijf’. Op die geheugenschijf staat van alles opgeslagen, ook gegevens over je bekende omgeving, zoals je huis of je werkplek. Feitelijk bezit dit hersengebied heel wat cognitieve kaarten waarmee jij je kunt oriënteren.
Die kaarten ontstaan dankzij zogenoemde place cells (een officiële Nederlandse vertaling ontbreekt nog). “Deze cellen worden actief ieder keer dat je je op een specifieke plek bevindt”, vertelt neurofysioloog Rogier Min van het Amsterdam UMC. Loop je bijvoorbeeld naar je koffiezetapparaat voor een bakkie pleur, dan zal een specifieke place cell op dat moment actief zijn. “Maar hoe die activiteit precies tot stand komt, wordt nog niet goed begrepen”, geeft Min aan.
Live in actie
Het onderzoeksteam, onder leiding van Barna Dudok, keek specifiek naar de rol van een groep moleculaire boodschappers in onze interne GPS: endocannabinoïden. Een inderdaad op cannabis (een bekende drug) gelijkende stof. Maar in ons lichaam hebben endocannabinoïden essentiële functies in onder meer cognitie, vruchtbaarheid, pijnsensatie, gemoedstoestand en geheugen.
In dat laatste geval worden de vetachtige stofjes gemaakt als een hersencel actief wordt in de hippocampus. Bovendien zorgen de endocannabinoïden ervoor dat de signalen die de cel ontvangt kunnen veranderen.
“Dat weten neurowetenschappers dankzij onderzoek met hersenplakjes of gekweekte hersencellen”, verklaart Min, die zelf ook onderzoek heeft gedaan naar endocannabinoïden. “Maar hoe relevant de processen zijn voor de werking van intacte hersenen was nog niet bekend. Evenals waar en wanneer endocannabinoïden tijdens complexe hersenactiviteit, zoals locatiebepaling, worden gemaakt.” Dudok en collega’s brengen daar nu verandering in door de stofjes en de activatie van place cells live in beeld te nemen.
Snel proces
Dat deden de onderzoekers door genetisch gemodificeerde muizen te gebruiken. De place cells van die muizen produceerden endocannabinoïden die fluorescente ‘vlaggetjes’ op zich hadden. Daardoor waren de moleculen goed zichtbaar met een speciale microscoop. Tegelijkertijd werd de activiteit van de place cells ook in de gaten gehouden (met een tweede fluorescent vlaggetje, ditmaal op de cellen zelf).
De betreffende muizen renden ondertussen rond in een tredmolen. Elk gelopen rondje weer, werden specifieke place cells actief, zo toonden de onderzoekers aan. En iedere keer dat een place cell actief werd, zagen ze dat de cel endocannabinoïden aanmaakte.
Daarbij viel op dat het proces snel verloopt. Wetenschappers dachten eerst dat het endocannabinoïde-signaal zich maar traag verspreidt over de place cells, maar volgens de huidige onderzoekers is het slechts een kwestie van een tot twee seconden.
Interne GPS mist precisie
In een tweede experiment gebruikten Dudok en zijn team muizen die genetisch zo gemodificeerd waren dat alle hersencellen van de hippocampus op hun buitenkant geen ontvanger meer hadden die endocannabinoïden bindt. Het gevolg daarvan zou zijn dat de place cells niet meer zo goed een ‘kaart’ van de omgeving kunnen maken.
En dat bleek, want de precisie van de place cells ging dramatisch omlaag, vergeleken met de controlemuizen (die wel een ontvanger hadden voor de stof). Met andere woorden: de endocannabinoïden konden de activiteit van specifieke place cells niet meer goed aanscherpen. Daardoor werden er meer place cells actief bij een poging tot locatiebepaling.
Het klinkt mooi, maar dat is het juist niet. Want met zoveel geactiveerde place cells weet je juist minder goed waar iets is. Het is alsof je met je ogen dicht het koffiezetapparaat probeert te vinden (het moet ergens daar zijn toch? Maar waar precies?). Je komt er uiteindelijk wel, maar je doet er een stuk langer over en misschien stoot je op de weg ernaartoe wat om.
Dat bleek ook uit het experiment met de muizen die geen ontvanger meer hadden voor cannabinnoïden in hun place cells. Het kostte hen meer tijd om hun beloning (water) te vinden in een navigatietest. Hun interne GPS werkt duidelijk niet optimaal; het mistte precisie.
Epilepsie-therapie
Min is enthousiast over de studie: “Door een waanzinnige combinatie van nieuwe fluorescente sensoren en geavanceerde microscopie geven de onderzoekers ons nu letterlijk een inkijkje in wanneer de endocannabinoïden gemaakt worden, en hoe ze de activiteit van de place cells in de buurt veranderen. Dit prachtige onderzoek opent allerlei deuren voor vervolgstudies. Bijvoorbeeld naar hoe verandering in deze stofjes tijdens ziekte, of gebruik van cannabis, je interne GPS beïnvloeden.”
Dudok en collega’s noemen zelf als voorbeeld epilepsie. Bij een aanval komen flink wat endocannabinoïden vrij, zo toonde de groep al eerder aan. Zo veel, dat het geheugen erdoor verstoort raakt. Door bijvoorbeeld de aanmaak van het stofje in de hippocampus van epilepsiepatiënten te remmen, is het misschien mogelijk hun geheugenproblemen te verminderen. De details die deze nieuwe studie geeft, kunnen daarbij de inzichten geven die nodig zijn om zo’n therapie te ontwikkelen, zo hopen de onderzoekers.
Bronnen: Science, Baylor College of Medicine via EurekAlert!